Автореферат (1149161)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ”КУРЧАТОВСКИЙИНСТИТУТ”ФГБУ ”ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ”им. Б. П. КОНСТАНТИНОВАНа правах рукописиУтесов Олег ИгоревичКвантовые фазовые переходы и роль беспорядка в спиральныхмагнетиках и магнитных системах, находящихся в спин-жидкостныхфазах01.04.02 — теоретическая физикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степени кандидатафизико-математических наукГатчина2015Работа выполнена в НИЦ КИ ФГБУ “Петербургский институт ядерной физики им.Б. П.

Константинова” .Научный руководитель:доктор физико-математических наук,Сыромятников Арсений ВладиславовичОфициальные оппоненты: доктор физико-математических наук, доцент,Овчинников Александр Сергеевич,Уральский федеральный университет именипервого Президента России Б. Н. Ельцина,профессоркандидат физико-математических наук,Алексеев Павел Сергеевич,Физико-технический институтим. А. Ф. Иоффе РАН,старший научный сотрудникВедущая организация:Санкт-Петербургский академическийуниверситет — научно-образовательный центрнанотехнологий РАНЗащита состоится “”2016 года вчасов на заседании диссертационного совета Д 212.232.24, созданного на базе Санкт-Петербургского государственногоуниверситета, по адресу: Санкт-Петербург, Средний пр. В.

О., д. 41/43, ауд. 304.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета и на сайте: http://spbu.ru/science/disser/Автореферат разослан “”Ученый секретарьдиссертационного советадоктор физико-математических наук,2016 года.Аксенова Елена ВалентиновнаОбщая характеристика работыАктуальность темы.В последние два десятка лет сильно возрос интерес к квантовым фазовым переходам(КФП), вызванный в основном открытием высокотемпературной сверхпроводимости иэкзотических топологических фаз в сильно-коррелированных электронных системах.При этом давно известно, что квантовые системы локализованных спинов представляют собой очень удобные объекты для исследования многих явлений физики конденсированного состояния. Например, точно решаемая модель Китаева сыграла большуюроль в исследовании топологических фаз и фазовых переходов между ними, которыеначали активно изучаться после открытия квантового эффекта Холла.

КФП по магнитному полю в магнетиках, имеющих симметрию U (1), оказываются эквивалентнымибозе-эйнштейновской конденсации (БЭК) в бозе-системах. Причем роль химическогопотенциала в этом случае играет внешнее магнитное поле, величину которого легко контролировать экспериментально. Спиновые системы с дефектами, находящиеся в спинжидкостных фазах, оказались очень удобными для исследования фазы “бозе-стекла”,существование которой в бозе-системах с примесями было предсказано некоторое времяназад. Поэтому современные исследования в области магнетизма, как правило, имеютбольшое значение для развития всей физики конденсированного состояния.В настоящее время как теоретически, так и экспериментально интенсивно исследуются магнетики, находящиеся в спин-жидкостных фазах, в которых нет привычногодальнего магнитного порядка, и статические спиновые корреляторы экспоненциальноубывают с расстоянием.

К таким объектам относятся, например, димерные спиновыежидкости, которые состоят из слабосвязанных между собой пар спинов (димеров) ссильным антиферромагнитным взаимодействием между спинами внутри димера. В отсутствии внешнего магнитного поля синглетное основное состояние таких систем отделено щелью от триплетных возбужденных состояний (триплонов). Внешнее магнитноеполе понижает энергию одной из ветвей спектра триплонов и индуцирует КФП в магнитоупорядоченную фазу при некотором критическом значении поля (см. Рис. 1(a)).Если система обладает U (1) симметрией, то такой фазовый переход может быть описан как бозе-эйнштейновская конденсация триплонов. Примерами наиболее интенсивноисследуемых веществ такого типа являются TlCuCl3 и BaCuSi2 O6 .Спин-димерная система Ba3 Cr2 O8 в последнее время привлекает большое внимание [1–4]. В ней димеры образованы парами соседних ионов Cr5+ и составляют гексагональные плоскости, выстроенные вдоль одной из кристаллических осей.

Это соединениеисследовалось экспериментально различными методами [1–3]. Было обнаружено, что вдиапазоне между магнитными полями Hc1 ≈ 12.5 Tл и Hc2 ≈ 23.6 Tл, возникает скошенная антиферромагнитная структура, а КФП при H = Hc1 принадлежит классууниверсальности БЭК (см. Рис. 1(a)). Несмотря на обилие экспериментальных данных,существует только одна теоретическая работа [4], в которой приведено лишь полуфеноменологическое исследование КФП.

Таким образом, развитие теории КФП в этой иподобной ей системах является актуальной задачей.Примером других магнитных систем, в которых можно изучать БЭК элементарныхвозбуждений, являются системы со спином 1 и большой одноионной анизотропией типа“легкая плоскость”. Все спины в таких системах при малых магнитных полях находятсяпреимущественно в состоянии с S z = 0. При увеличении магнитного поля две ветвиэлементарных возбуждений расщепляются, щель в спектре одной из ветвей уменьшается, и при достижении полем критического значения происходит фазовый переход вмагнитоупорядоченную фазу.

Таким образом, фазовая диаграмма такой системы наплоскости магнитное поле-температура имеет такой же вид, как и у спин-димерныхмагнетиков (см. Рис. 1(a)).В последнее время стало понятно, что магнетики с целым спином и большой одноионной анизотропией типа “легкая плоскость” и димерные системы со спином 1/2являются также удобными объектами для исследования другой актуальной, но все еще3T(a)чистая системаT(b) система с беспорядкомBGH C1H C2Hbg1 HC1HBGHC2 Hbg2HРис. 1: Фазовые диаграммы для двух типов (квази-)трехмерных магнитных систем вмагнитном поле H: димеризованного магнетика со спином 1/2 и магнетика со спином 1 ибольшой одноионной анизотропией типа “легкая плоскость”. (a) Системы без дефектов.(b) Системы, в которых изменены константы обменных взаимодействий на небольшомколичестве связей.

Фазы “бозе-стекла” обозначены как BG.не полностью решенной, проблемы физики конденсированных сред: влияние беспорядка на КФП в бозонных системах. В случае, когда беспорядок возникает в константахобменных взаимодействий или константе одноионной анизотропии, такие системы становятся эквивалентны неидеальному бозе-газу в непериодическом потенциале. В последнее время проводятся экспериментальные исследования ряда веществ с беспорядком обоих вышеописанных типов [5].Как известно, беспорядок, даже в небольшом количестве, может значительно изменить некоторые свойства конденсированных сред.

Наиболее яркими примерами являются андерсоновская локализация и эффект Кондо. Для бозонных систем в случайномпотенциале было предсказано появление нового состояния, фазы “бозе-стекла”, между фазой моттовского изолятора (со щелью в спектре элементарных возбуждений) ибесщелевой сверхтекучей фазой [6]. Позднее была доказана теорема о том, что такаяпромежуточная фаза всегда должна возникать в бозе-системах с беспорядком [7]. Переход из фазы моттовского изолятора в фазу “бозе-стекла” происходит по механизмуГриффитса.

Однако, при некоторых условиях на распределение беспорядка и взаимодействие бозонов фаза моттовского изолятора может отсутствовать [6].Фазовая диаграмма упомянутых выше спиновых систем с беспорядком приведенана Рис. 1(b). Парамагнитные фазы при H < Hc1 и H > Hc2 соответствуют фазе моттовского изолятора в бозе-системе с беспорядком, а магнитоупорядоченная фаза — сверхтекучей фазе.Следует отметить, что фазовые переходы в разупорядоченных бозонных системахтеоретически обычно исследуются в случае непрерывного распределения примесногопотенциала на некотором интервале или для его гауссового распределения.

С другойстороны, для описания магнетиков с примесями больше подходит модель бозе-системыс бинарной функцией распределения беспорядка (распределение, в котором случайная величина может принимать только два значения с произвольными весами). Такимобразом, изучение влияния беспорядка такого типа на свойства квантовых фазовыхпереходов в бозе-системах является актуальной задачей.В недавних экспериментальных работах измерялся спектр элементарных возбуждений димеризованных магнетиков с примесями IPA-Cu(Clx Br1−x )3 [8] и(C4 H12 N2 )Cu2 (Cl1−x Brx )6 [9]. Однако теория, с которой можно было бы сравнить полученные спектры отсутствовала. Поэтому, в частности, все возбуждения в экспериментальных работах рассматривались, как распространяющиеся (несмотря даже на явно нелоренцевский вид мнимой части спинового коррелятора вблизи краев зоны элементарных возбуждений, полученный на основе экспериментальных данных).

Поэтомутеоретическое исследование спектра элементарных возбуждений в таких системах является важной актуальной задачей.Магнетики с неколлинеарной магнитной структурой, и, в частности, спиральныемагнетики, вызывают сейчас большой интерес по нескольким причинам. Во-первых, он4вызван недавним открытием сегнетомагнетиков (мультиферроиков), в которых электрическая поляризация образца возникает только в фазах с магнитной спиралью.

Такие материалы имеют перспективу практического применения благодаря, например,возможности магнитным полем менять электрическую поляризацию. Во-вторых, в последнее время в спиральных магнетиках со взаимодействием Дзялошинского-Мория(ВДМ) были открыты необычные вихревые магнитные структуры, так называемые,“скирмионные решетки” и киральные солитонные решетки. Эти материалы интересныеще и с практической точки зрения благодаря их возможному применению в спинтронике.В недавней работе [10] экспериментально исследовались легированные спиральныемагнетики со структурой B20.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации